Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
La présente invention concerne une porte à
recouvrement de métal dont la structure et les matériaux
sont choisis en fonction d'améliorer l'isolation acous-
tique d'une telle porte.
Plusieurs portes acoustiques à recouvrement
de métal sont présentement connues et/ou disponibles sur
le marché, dont une est décrite et revendiquée dans le
brevet canadien No. 858.917 (SHERMAN) délivré le 22
décembre 1970.
La porte du brevet précité comporte un panneau
principal et un panneau flottant reliés ensemble par
l'intermédiaire d'un profilé de caoutchouc. Toutefois,
ce profilé n'isole pas complètement les panneaux principal
et flottant l'un de l'autre. En effet, il existe une
interconnexion mécanique entre les recouvrements extérieurs
de métal des deux panneaux au bas de la porte, laquelle
cause un court-circuit acoustique. Un tel court-circuit
acoustique permet la transmission d'ondes sonores d'un
côté à l'autre de la porte.
En outre, un isolant de fibres de verre prévu
à l'intérieur de la porte est emprisonné dans un caisson
et n'est par conséquent pas sollicité. Plus précisément,
les fibres ne peuvent pas bouger, et par conséquent ne
vibrent pas pour transformer l'énergie mécanique des ondes
acoustiques en chaleur et ainsi les éliminer.
L'espace d'air prévu à l'intérieur de la porte
du brevet canadien est aussi trop limité, ce qui créeune
fréquence masse-air-masse agissant com~e ressort en résonnance aux fai-
bles fréquences à l'intérieur de la gamme d'intérêt de 125-4000 Hz.
Ainsi, des ondes acoustiques à cette fréquence de réscnnance peuvent
être transmises à travers l'espace d'air d'une masse à l'autre cau-
sant ainsi un manque d'insonorisation à cette fréquence.
De plus, le profilé de caoutchouc précité
est apparent de l'extérieur de la porte. Ainsi, meme
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si la porte du brevet canadien No. 858.917 est recouverte
de métal elle ne peut résister au feu puisque le caoutchouc
du profilé est combustible et accessible par le feu de
l'extérieur.
Un but de la présente invention est donc d'éli-
miner les désavantages discutés ci-dessus et d'autres
inconvénients de l'art antérieur pour produire une porte
à recouvrement de métal présentant une isolation acousti-
que améliorée, et aussi capable de résister au feu pendant
de longues périodes.
Plus particulièrement, selon la présente in-
vention, il est prévu une porte acoustique comprenant:
un cadre;
des première et seconde faces opposées;
une première paroi montée sur le cadre et com-
portant (a) un premier panneau incluant un matériau rigide,
dense et visco-élastique, et ayant une première fréquence
de coincidence, une face externe et une face interne,
(b) une première feuille de métal appliquée sur la face
2~ externe du premier panneau pour définir la première face
de la porte, et (c) une première couche de matériau massif
et très malléable, de préférence de plomb, appliquée sur
la face interne du premier panneau et ayant une seconde
fréquence de coincidence plus élevée que la première;
une seconde paroi comportant (a) un second
panneau incluant un matériau rigide, dense et visco-élastique,
et ayant une troisième fréquence de coincidence, une face
externe et une face interne, ~b) une seconde feuille de métal
appliquée sur la face externe du second panneau pour définir
la seconde face de la porte, et (c) une seconde couche de
matériau massif et très malléable, de préférence de plomb, appliquée sur
la face interne du second panneau et ayant une quatrième fréquence
de coïncidence plus élevée que la troisième; et
des moyens pour monter la seconde paroi sur
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l'ensemble formé du cadre et de la première paroi tou-t en
n'établissant aucun court-circuit acoustique entre cet
ensemble cadre-première paroi et la seconde paroi.
Les première et seconde parois présentent ainsi une structure
leur permettant d'être d'épaisseurs relativement minces tout en leur assu-
rant une rigidité mécanique suffisante, de sorte à maximiser
un espace d'air entre les première et secondecouches de maté-
riau massif et malléable et ainsi diminuer la fréquence masse-
air~masse à laquelle des ondes acoustiques peuvent être trans-
mises de l'une des première et seconde couches de matériau
massif et malléable à l'autre de ces couches par l'inter-
médiaire de l'air dudit espace.
Dans la présente divulgation et dans les reven-
dications annexées, l'expression " fréquence de coinci-
dence" signifie la fréquence à laquelle une onde acoustique
peut mettre en vibration un certain matériau.
Selon un mode de réalisation avantageux de
l'invention, les premier et second panneaux sont des
panneaux de gypse d'épaisseurs différentes et ayant par
conséquent des fréquences de coincidence différentes,
pour ainsi éviter tout effet diaphragme entre les première
et seconde parois qui pourrait permettre la transmission
d'ondes acoustiques à travers la porte à une fréquence
de coincidence commune à ces deux parois.
Selon un autre mode de réalisation préféré de
l'invention, un matériau isolant est disposé dans l'espace
d'air maximisé entre les première et seconde couches de
matériau massif et malléable, ce matériau isolant comprenant
des fibres mises en vibration par toute onde acoustique
voyageant à l'intérieur dudit espace d'air pour ainsi transformer
l'énergie de l'onde acoustique en chaleur et ainsi l'amoindrir.
Encore selon un mode de réalisation préféré de
l'invention, l'ensemble cadre-première paroi comporte tout
autour de la porte une encoignure formée par la rencontre
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des deux surfaces pour recevoir la seconde paroi, et les
moyens de montage de la seconde paroi sur l'ensemble
cadre-première paroi comportent une bande en matériau
flexible ayant une première surface adhésive appliquée
sur l'une des deux surfaces de l'encoignure, et une
seconde surface adhésive appliquée sur la seconde paroi.
Avantageusement, la porte est complètement
recouverte de métal sauf en ce qui concerne un espace
périphérique entre les première et seconde feuilles de
métal, un scellant de silicone à l'épreuve du feu rem-
plissant cet espace périphérique, pour ainsi produire
une porte acoustique qui peut résister au feu pendant
de longues périodes.
Les avantages et autres caractéristiques de
la présente invention apparaltront plus clairement à la
lecture de la description non limitative qui suit d'un
mode de réalisation préféré de celle-ci donnée à titre
d'exemple seulement avec référence au dessin annexé
dont la Figure unique représente une coupe partielle
d'une porte acoustique selon l'invention, montrant les
différents matériaux utilisés dans sa construction.
Se référant à cette Figure unique des dessins,
la porte à recouvrement de métal 1 comporte de facon
conventionnelle un cadre d'acier. Un tel cadre est formé
de barres d'acier de 1/8 " d'épaisseur telles que 2.
Evidemment, les barres de métal respectives 2 formant
les deux cô-tés de la porte 1, ainsi que le haut et le bas
de celle-ci sont soudées aux quatre coins. Tel qu'il
est apparent sur la Figure unique des dessins, le cadre
d'acier formé par les barres 2 est légèrement chanfreiné
de sorte à faciliter son ajustement au cadre sur lequel
la porte 1 est montée.
De facon conventionnelle, le cadre de la porte
1 est en outre muni dans l'espace 3 de deux raidisseurs
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d'acier ~non montrés) de sec-tlon transversale en forMe
de " U" reliant respectivement les coins opposés du
cadre pour ainsi former un " X" . D'autres raidisseurs
d'acier plats (non montrés) occupent également l'espace
3 e-t relient entre elles les barres 2 de côté. Ces rai-
disseurs plats sont transversaux, horizontaux et sont
distribués sur la hauteur de la porte 1.
Le cadre d'acier décrit ci-dessus est conven-
tionnel et bien connu de l'homme de l'art, et par con-
séquent il semble inutile de le décrire plus en détail
dans la présente description.
La porte acoustique 1 comporte, tel qu'lllustré
dans la Figure unique, un premier panneau de gypse 4,
pouvant avoir une épaisseur de 1/2" . Le gypse est
évidemment un matériau rigide, dense et visco-élastique.
Sur la face interne du panneau 4 est appliquée une couche
mince de plomb, de préférence sous la forme d'une feuille
5 collée sur le panneau 4 à l'aide de colle de contact.
Sur la face externe du panneau de gypse 4 est appliquée
une feuille de tôle d'acier 6 à l'aide de colle de con-
tact. Bien entendu, la feuille d'acier 6 constitue
l'une des deux faces opposées de la porte 1. L'ensemble
panneau 4 - couche 5 - feuille 6 constitue une première
paroi de la porte.
La feuille d'acier 6 est, en périphérie de la
face correspondante de la porte 1, pliée pour recouvrir
les barres de métal 2 tout autour de la porte et ainsi
définir une surface périphérique de celle-ci. La feuille
d'acier 6 est ensuite repliée sur elle-même substantielle-
ment au niveau du plan dans lequel est située l'autre
face de la porte 1 pour recouvrir une partie de la surface
interne des barres de métal 2, puis est ensuite pliée vers
l'intérieur de la porte pour former une bordure intérieure
6' tout autour de la porte 1. Encore une fois, la feuille
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d'acier 6 peut être appliquée sur les barres 2 à l'aide de
colle de contact.
Une première épaisseur 7 de l pouce d'isolant
de fibre de verre est disposée entre la feuille de plomb
5 et les raidisseurs mon-tés dans l'espace 3.
Une seconde épaisseur 8 de 5/8" d'isolant
de fibre de verre est disposée de l'autre côté des rai-
disseurs.
La porte l comporte en outre un second panneau
de gypse 9 d'épaisseur plus faible que le panneau 4, par
exemple 3/8" . Sur la face interne du panneau de gypse
9 est appliquée une seconde couche mince de plomb, sous
la forme d'une feuille lO collée sur la face interne du
panneau 9 à l'aide d'une colle de contact appropriée.
Sur la face externe de ce même panneau de gypse 9 est
appliquée encore à l'aide de colle de contact une feuille
de tôle d'acier ll qui forme l'autre des faces opposées
de la porte l. Tout autour du panneau 9, la feuille d'acier
ll est repliée pour couvrir la surface périphérique de ce
panneau, ainsi qu'une bande périphérique de la feuille de
plomb lO pour ainsi former un rebord intérieur 11' tout
autour du panneau 9. Encore une fois, la feuille d'acier
11 peut être appliquée sur la surface périphérique du
panneau 9 et sur la bande périphérique de la feuille de
plomb 10 à l'aide de colle de contact.
La seconde paroi de la porte constituée par le
panneau 9 et les feuilles lO et 11 est montée sur l'ensemble
cadre-première paroi à l'aide d'une bande en matériau flexible
12 adhésive sur deux surfaces opposées. Une première sur-
face adhésive de la bande 12 est tout d'abord appliquée surla bordure 6' tout autour de la porte l. Par la suite, le
rebord ll' de la seconde paroi est appliqué sur l'autre
surface adhésive de cet-te bande. Il doit être noté que
l'adhésif sur les deux surfaces de la bande 12 doit être
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agressif pour maintenir solidement en place la seconde
paroi sur l'ensemble cadre-première paroi.
La seconde paroi a des dimensions choisies de
sorte qu'un espace existe entre les feuilles d'acier 6
et 11. Cet espace est rempli à l'aide d'un scellant de
silicone 13.
Maintenant que la structure de la porte 1 selon
l'invention a été décrite en détail ci-dessus, il convient
de donner ci-après l'utilité et/ou la contribution de chaque
matériau en ce qui concerne l'isolation acoustique.
Tout d'abord, la bande en matériau flexible 12
est constituée de mousse d'uréthane, de caoutchouc mousse
ou encore de caoutchouc suffisamment flexible pour causer
une déconnexion mécanique arrêtant les vibrations sonores
entre l'ensemble cadre-première paroi et la seconde paroi.
De la même facon, le scellant de silicone 13
est suffisamment flexible pour également causer une décon-
nexion mécanique entre les feuilles d'acier 6 et 11. De
plus, le scellant de silicone 13 résiste au feu. Le scel-
lant 13 est avantageusement celui vendu et commercialisésous la marque de commerce DOW CORNING, numéro de catalogue
2000. Comme l'extérieur de la porte 1 est recouvert par
les feuilles d'acier 6 et 11 par le joint de silicone 13,
celle-ci peut résister au feu pendant plusieurs heures,
tel que requis par certaines normes présentement en vigueur
au Canada en matière de construction.
Ainsi, aucun court-circuit acoustique n'existe
entre les feuilles d'acier 6 et 11, c'est-à-dire entre
les deux faces opposées de la porte 1, ce qui est très
important afin d'obtenir une isolation acoustique adéquate.
Evidemment, les ondes sonores se propageant
d'un côté ou de l'autre de la porte 1 sont transmises en
premier lieu au recouvrement de métal 6, 11 du même côté,
ces ondes sonores pouvant évidemment mettre en vibration
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le recouvrement de métal en question. Comme aucun lien
mécanique n'existe entre les feuilles de métal 6 et 11,
ces vibrations ne peuvent donc être transmises directement
de l'une de ces feuilles à l'autre, puisqu'elles sont
S arrêtées par la bande en matériau flexible 12 et le joint
de silicone 13.
L'homme de l'ar-t connaît le gypse comme un
matériau rigide, dense et visco-élastique. Il donne
donc de la masse et de la rigidité à la fewille de tôle
d'acier externe 6, 11 qui devient donc plus difficile à
mettre en vibration.
De con côté, le plomb est très lourd (massif) et très
malléable et possède donc une fréquence de coincidence
élevée. Lorsque le gypse a tendance à vibrer, le plomb
amortit une telle vibration.
La feuille de tôle 6, 11, le panneau de gypse
4, 9, et la feuille de plomb 5, 10 ont donc des fréquences
de colncidence différentes. Ainsi, lorsque la feuille de
tôle d'acier 6, 11 a tendance à vibrer, le panneau de
gypse 4, 9 et la feuille de plomb 5, 10 amortissent de
telles vibrations, et de la même facon, lorsque le panneau
de gypse 4, 9 a tendance à vibrer, la feuille de plomb
5, 10 amortit de telles vibrations. Suivant le même
principe, lorsque la feuille de plomb 5, 10 a tendance à
vibrer, le panneau de gypse 4, 9, amortit ces vibrations.
En outre, tel que mentionné précédemment les
panneaux de gypse 4 et 9 ont des épaisseurs différentes,
et donc des fréquences de coincidence différentes, pour
ainsi éviter l'effet de diaphragme qui se produirait
entre les première et seconde parois si ces deux panneaux
4 et 9 avaient la même épaisseur et donc la même fré-
quence de colncidence.
Comme les panneaux 4 et 9 sont d'épaisseurs rela-
relativement minces, tout en ayant une rigidité mécanlque
suffisante, l'espace d'air à l'intérieur de la porte
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entre les feuilles de plomb S et 10 est maximlsé compte
tenu évidemment de l'épaisseur globale de la porte 1.
Ainsi, les fibres des deux épaisseurs d'isolant 7 et 8
ont suf~isamment d'espace pour bouger, et vibrent donc en
réponse à l'énergie mécanique transportant les vibrations
sonores pour transformer ces vibrations en chaleur et ainsi
absorber l'énergie vibratoire des ondes sonores. De plus,
comme l'espace entre les feuilles 5 et 10 est maximisé,
la fréquence masse-air-masse, est minimisée et n'est pas
dans la zone d'intérêt de 125-4000 Hz. La fréquence masse-air-masse
est la fréquence critique à laquelle l'air produit un effet de ressort
en resonnance entre les feuilles de plomb 5 et 10 pour permettre
la transmission d'ondes acoustiques entre ces deux feuilles.
L'utilisation de deux feuilles de plomb 5 et 10, ayant
beaucoup d'inertie, contribue davantage à diminuer cette
fréquence masse-air-masse.
Les deux épaisseurs d'isolant 7 et 8 sont avan-
tageusement constituées de llisolant AW de type II, fabriqué
et commercialisé par la compagnie Fiberglass Canada Inc.
Cet isolant est en fait une laine incombustible de couleur
blanc cassë à beige clair formée de longues fibres de
verre inorganiques et souples liées par une résine thermo-
durcissable. Il est disponible sous forme de nattes.
En conséquence, tel qu'il appara1t dans la
description ci-dessus, chacun des matériaux utilisé dans
la construction de la porte acoustique 1 selon l.'invention
et leur agencement sont sélectionnés en fonction d'empêcher
la transmission de vibrations sonores d'un côté à l'autre
de la porte 1.
Bien entendu, il est très important que la
poignée de la porte et la serrure soient concues de sorte
à ne causer aucun court-circuit acoustique entre les
feuilles de métal 6 et 11 de la porte. Toute forme de
poignée et de serrure évitant de connecter mécaniquement
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les deux parois peut être utilisée. Evidemment, ceci s'ap-
plique aussi au judas (oeil magique).
De plus, lorsque la porte est montée sur un cadre
de métal, ce dernier peut être rempli de bandes de
gypse pour donner de la masse au cadre et ainsi amoindrir
les vibrations. En effet, selon la loi de masse, le
cadre devient plus difficile à mettre en vibration et
donc transmet moins de vibrations. De la même fac~on,
tout coupe-son efficace entre la porte 1 et le cadre sur
lequel elle est montée peut être utilisé.
Des essais pratiques ont démontré sans équivoque
que la porte selon la présente invention améliore de facon
substantielle l'isolation acoustique par rapport au niveau
d'isolation apporté par les portes de métal connues et/ou
présentement disponibles sur le marché, incluant celle du
brevet canadien précité No. 858.917.
Bien que la présente invention ait été décrite
en détail ci-dessus à l'aide d'un mode de réalisation
préféré de la porte acoustique, il convient ici de men-
tionner que toute modification à ce mode de réalisationpréféré, à l'intérieur de l'étendue des revendications an-
nexées, n'aurait pour effet de ni changer ni altérer la
nature et l'étendue de la présente invention.
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